CZ20437U1

CZ20437U1 - Ochranná obuv proti účinkům nášlapných min s optimalizovanými konstrukčními součástmi

Info

Publication number: CZ20437U1
Application number: CZ200921660U
Authority: CZ
Inventors: Zeman@Libor
Original assignee: Zeman@Libor
Priority date: 2009-05-14
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2010-01-18

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká speciální ochranné obuvi proti účinkům nášlapných min s optimalizova5 nými konstrukčními součástmi, přičemž tato optimalizace spočívá v tom, aby funkce ochrany těla

Člověka, zejména pak jeho dolních končetin, byla co nejúčinnější.

Dosavadní stav techniky

V současné době vyráběné protipěchotní nášlapné miny patří k prostředkům hromadného ničení, které svojí účinností příliš nezaostávají za zbraněmi nukleárními, chemickými a biologickými. Je ío známo, že miny vzhledem ke svému charakteru působí především proti civilnímu obyvatelstvu často ještě dlouho po skončení ozbrojeného konfliktu. Odhaduje se, že v současné době je v zemi uloženo na sto miliónů nášlapných min, tedy cca jedna mina na každých padesát obyvatel Země.

Navíc se často jedná o miny vyvinuté tak, aby přímo nezabíjely, ale působily bolestivá zranění s trvalými následky. S ohledem na výše uvedené skutečnosti je pochopitelná snaha stále vyvíjet a optimalizovat speciální ochrannou obuv tak, aby člověka, vystaveného nebezpečí účinků nášlapných min, co nejvíce chránila.

Historicky nejstarším ochranným prostředkem tohoto druhu jsou vícekomorové ochranné polštáře, které se prostřednictvím rámu s vázáním upevňují pod běžnou obuv. Jednotlivé, po stranách polštáře navzájem propojené, komory jsou zhotoveny z vnitřní pryžové duše a z vnějšího mate20 riálu odolného proti obrušování a prořezání. Polštář je dále opatřen popruhy například se suchými zipy rámu, s vázáním. Ochranné polštáře sice poměrně dobře chrání proti účinkům nášlapných min, jejich nošení ale značně ztěžuje a omezuje pohyb, což je zejména ve vojenských podmínkách neúnosné.

Stejná potíž, i když ne v tak velké míře, je i u dalšího řešení, ochranné platformy, která je tvořena speciálním odchylovačem nárazu, odchylovacím hranolem, uloženým v profilované podešvi z lehčeného polyuretanu. Nášlapná plocha platformy je opatřena protiskluzovou vrstvou. K platformě je dále připevněno vázání, skořápka, která sahá nad kotník, poskytuje oporu při chůzi a chrání před střepinami. Do tohoto vázání se pak upevňuje běžná obuv pomocí řemenů, Odchylovač nárazu je umístěn po celé délce i šířce chodidla, Má kónický tvar s vrcholovým úhlem men30 ším než 90° a je umístěn tak, že jeho vrchol směřuje k nášlapné straně platformy. Tím se jednak zvětší plocha, na kterou působí exploze nášlapné miny, a jednak kónický tvar stěn odchylovače usměrní dráhu střepin žádoucím směrem. Z hlediska konstrukčního může být odchylovač bud' plný nebo dutý a vyrobený z kovu nebo plastových kompozitu, V doporučeném provedení je použit trubkovitý plastový kompozit obalený tkaninou. Jak již bylo uvedeno, spadá výše uvedené řešení, ochranná platforma, do oblasti speciálních ochranných pomůcek, které sice dobře chrání lidské tělo proti účinkům nášlapných min, současně ale dosti výrazně brání přirozenému pohybu při chůzi, zejména pak při běhu, skoku a podobně.

Proto se stále více prosazuje snaha vyvíjet pro ochranu proti účinkům min ochranou obuv, která by účinně chránila při případném výbuchu miny, ale současně se svojí konstrukcí co nejméně lišila od běžné obuvi. V tomto směru je v současné době např. známo řešení ochranné obuvi, která má v mezipodešvi nebo podešvi uloženou alespoň jednu ochrannou vrstvu tvořenou nejméně 10-ti na sobě uloženými vrstvami paraaramidové, nej častěji kevlarové, tkaniny. Touto úpravou lze sice dosáhnout velmi dobré ochrany proti působení nášlapných min v samotné podešvi nebo mezipodešvi, neřeší se však odolnost obuvi jako celku.

Obdobný nedostatek má také další známé řešení ochranné obuví, která je tvořena svrškem s napínací stélkou a k němu přímo nebo prostřednictvím mezipodešve připojenou podešví. Podstata tohoto řešení podle českého patentu CZ 286532 spočívá v tom. že napínací stélka a/nebo mezipodešev jsou zhotoveny jako kompaktní polotovar z plošného kompozitního materiálu, který je tvořen až 6 vrstvami textilie na bázi paraaramidového vlákna, fixovanými v polymemí matrici.

-1 CZ 20437 Ul

Současně je ve struktuře podešve uložen tlumicí člen kónického tvaru s vrcholem směřujícím k nášlapné straně podešve, který je tvořen dutým pancířem příslušného tvaru a vnitřní výplní voštinové struktury.

Dosud asi nejdokonalejší typ ochranné obuvi podle patentu CZ 291156 a zveřejněné přihlášky 5 PCT WO 03037125 je tvořen svrškem s napínací stélkou a k němu prostřednictvím soustavy alespoň dvou mezipodešví připojenou podrážkou. Podstata řešení spočívá v tom, že napínací stélka a/nebo alespoň jedna z mezipodešví jsou tvořeny kompozitem na bázi alespoň tří vrstev textilie z paraaramidového vlákna fixovaných v polymemí matrici, svršek má mezí podšívkou a vrchovým materiálem uloženou alespoň jednu vrstvu výztužné textilie na bázi paraaramidového io vlákna, přičemž podšívka s těmito mezivrstvami jev nášlapné části obuvi překryta alespoň třemi vrstvami paraaramidové tkaniny, které mají své po obvodu dělené okrajové části přehnuty směrem vzhůru a jsou orientovány tak, že obvodové spoje přehnutých okrajových částí jsou u jednotlivých vrstev navzájem posunuty a přeplátovány. V oblasti špice, paty a/nebo stélky jsou ve struktuře obuvi zabudovány ochranné segmenty na bázi kompozitu tvořeného alespoň jednou vrstvou paraaramidové textilie fixovanou v polymemí matrici. Spodková část obuvi obsahuje soustavu mezipodešví a k nim připojenou podrážku. Přitom je alespoň jedna v mezipodešví horní části soustavy zhotovena z kompozitního materiálu a alespoň jedna v mezipodešví spodní části soustavy z lehčeného polymemího materiálu. Ve struktuře podrážky je s výhodou fixována alespoň jedna vrstva paraaramidové textilie. Ochranná obuv může být dále doplněna vkládací stél20 kou, s výhodou z kompozitního materiálu na bázi alespoň jedné vrstvy paraaramidové textilie fixované v polymemí matrici se vzduchovými výplněmi.

Přínos této konstrukce ochranné obuvi spočívá ve snaze po vyvážení požadavků na ochranou účinnost obuvi, hmotnost a flexibilitu obuvi při chůzi, běhu, případně skoku, a životnost obuvi v průběhu nošení. Celý ochranný segment obuvi je tvořen jako kompaktní celek na bázi plošného kompozitního materiálu, který má vrstvy textilie na bázi paraaramidového vlákna fixovány a navzájem propojeny v polymemí matrici bez jakéhokoliv cizího tělesa, tedy obuv neobsahuje žádná kovová tělesa. Přes tyto nesporné přínosy ukazuje další vývoj i u tohoto konstrukčního typu obuvi nové možnosti optimalizačních řešení tak, aby se dále zvyšovala ochranná funkce obuvi, aniž by docházelo ze zhoršení uživatelského komfortu.

Podstata technického řešeni

K řešení tohoto problému přispívá ochranná obuv proti účinkům nášlapných min s optimalizovanými konstrukčními součástmi podle předloženého technického řešení, tvořená svrškem s napínací stélkou a k nim připojenou soustavou spodkové Části obuvi na bázi alespoň dvou mezipodešví a podešve.

Podstata tohoto technického řešení spočívá v tom, že svršek má mezi podšívkou a vrchovým materiálem uloženu a/nebo vlepenu alespoň jednu vrstvu výztužné textilie na bázi paraaramidového vlákna, napínací stélka a/nebo alespoň jedna z mezipodešví jsou na bázi kompozitu sendvičové struktuiy alespoň tří vrstev textilie z paraaramidového vlákna fixovaných v mezivrstvách polymemí matrice a celek spodkové části obuvi je tvořen sendvičovou konstrukcí. Hustota mate40 riálů jednotlivých dílců v této sendvičové soustavě mezipodešví a podešve spodkové části obuvi se navzájem liší tak, že rozdíl v hustotě použitých kompozitních materiálů sousedících mezipodešví, resp. podešve, i rozdíl v hustotě sousedících vrstev v sendvičové vícevrstvé struktuře příslušné mezipodešve musí být minimálně 0,1 g/cm³. Tvrdost materiálů jednotlivých dílců v soustavě mezipodešví a podešve spodkové části obuvi se navzájem liší tak, že rozdíl v tvrdosti kom45 pozitních materiálů sousedících mezipodešví, resp. podešve, i rozdíl v tvrdosti sousedících vrstev v sendvičové vícevrstvé struktuře příslušné mezipodešve musí být minimálně 1 ShA. Tloušťka každé jednotlivé mezipodešve i podešve sendvičové soustavy musí být minimálně 10 mm a celková tloušťka soustavy mezipodešví a podešve spodkové Části obuvi musí být minimálně 30 mm.

Alespoň jedna z mezipodešví homí části sendvičové soustavy je s výhodou zhotovena z kompo50 žitního materiálu a alespoň jedna z mezipodešví spodní části sendvičové soustavy z lehčeného polymemího materiálu. Ve struktuře mezipodešve homí části sendvičové soustavy mezipodešví a podešve může být s výhodou zabudován spodkový ochranný segment na bázi kompozitu, v jehož polymemí matrici jsou fixovány alespoň tři vrstvy paraaramidové textilie.

Dále je výhodné, je-li alespoň jedna z mezipodešví opatřena vyfrézovanými nebo vylisovanými drážkami,

Ve struktuře napínací stélky je s výhodou zabudován nebo na napínací stélce fixován stélkový ochranný segment na bázi kompozitu tvořeného alespoň třemi vrstvami paraaramidové textilie fixovanými v polymemí matrici.

Paraaramidovou textilií ve struktuře výše uvedených dílců obuvi může být především textilie kevlarová, twaron nebo textilie balistická. Polymemí matricí je pak především matrice na bázi elastomemí směsi, zejména pryže nebo polyuretanu. Tato polymemí matrice může být ale také na bází termoplastu, zejména pak kopolymeru etylén-vinylacetát.

Jednotlivé vrstvy paraaramidové textilie v mezipodešví mohou být navzájem fixovány kompozitním materiálem a/nebo slepením. Mezipodešev homí části soustavy mezipodešví může být také přímo zhotovena z kompozitního materiálu obsahujícího paraaramidovou textilii.

Mezipodešev spodní části sendvičové soustavy je s výhodou zhotovena z materiálu na bázi lehčeného eleastomeru, popř. z materiálu na bázi lehčeného polyolefinu, zejména pak kopolymeru etylén-vinylacetát..

Podešev ochranné obuvi může být s výhodou opatřena vzduchovou komorou v oblasti paty.

Hlavní přínos ochranné obuvi proti účinkům nášlapných min podle tohoto technického řešení je dán unikátními vlastnostmi sendvičové konstrukce podešve, která je složena z minimálně 2 vrstev materiálů o různých hustotách v kombinaci s výztužným materiálem na bázi paraaramidového vlákna, balistickým. Primární tlaková vlna způsobená výbuchem miny se při průchodu rozhraním mezi dvěmi materiály o rozdílné hustotě a tvrdosti láme a odklání. Vytváří se tak sekundární protivíny, které působí proti primární tlakové vlně. Vrstvený sendvičový materiál se zároveň separuje postupným odtrháváním jednotlivých vrstev a tak absorbuje energii primární tlakové vlny. Balistický materiál v sendviči tlumí primární vlnu a zároveň působí jako anti-perforační ochrana, tzn. zabraňuje průniku střepin.

Přehled obrázků na výkresech

K bližšímu objasnění podstaty tohoto technického řešení slouží přiložené výkresy, kde předsta30 vuje:

obr. 1 celkové řešení ochranné obuvi, a obr. 2 schéma skladby stélek a sendvičové soustavy mezipodešví a podešve.

Příklady provedení technického řešení

Ochrannou obuv proti účinkům nášlapných min s optimalizovanými konstrukčními součástmi v příkladném provedení znázorňuje celkový pohled na obr. 1. Jak je z tohoto obr. 1 zřejmé, obuv je tvořena svrškem I s napínací stélkou 4 a k němu prostřednictvím soustavy dvou mezipodešví 5, 8 připojenou podešví 9.

Svršek I má mezi podšívkou a vrchovým materiálem uloženu a/nebo vlepenu alespoň jednu vrstvu výztužné textilie 2 na bázi paraaramidového vlákna

Jak je znázorněno na obr. 2, ve struktuře napínací stélky 4 je zabudován stélkový ochranný segment 3 na bázi kompozitu tvořeného třemi vrstvami paraaramidové textilie Fixované v polymemí matrici, případně na napínací stélku 4. Spodková část obuvi pak obsahuje soustavu mezipodešví 5, 8 a k nim připojenou podešev 9, přičemž mezipodešev 5 horní části sendvičové soustavy mezipodešví je na bázi kompozitního materiálu sendvičové struktury se zabudovaným spodkovým ochranným segmentem 6 z kompozitu tvořeného čtyřmi vrstvami paraaramidové textilie fixované v polymemí matrici s vyfrézovanými nebo vylisovanými drážkami 7 a mezipodešev 8 spodní

-3CZ 20437 Ul části soustavy je zhotovena z lehčeného polymerního materiálu. Podešev 9 je opatřena vzduchovou komorou 10 v oblasti paty.

Jak, již bylo uvedeno, je z hlediska ochranné funkce obuvi proti účinkům nášlapných min podstatné, že hustota materiálů jednotlivých dílců v sendvičové soustavě mezipodešví 5 a 8 a po5 dešve 9 spodkové části obuvi se navzájem liší tak, že rozdíl v hustotě použitých kompozitních materiálů sousedících mezipodešví 5 a 8, resp. podešve 9, i rozdíl v hustotě sousedících vrstev v sendvičové vícevrstvé struktuře mezipodešve 5 homí části sendvičové soustavy mezipodešví musí být minimálně 0,1 g/cm³. Tvrdost materiálů jednotlivých dílců v soustavě mezipodešví 5 a 8 a podešve 9 spodkové části obuvi se navzájem liší tak, že rozdíl v tvrdosti kompozitních mateίο riálů sousedících mezipodešví 5 a 8, resp. podešve 9, i rozdíl v tvrdosti sousedících vrstev v sendvičové vícevrstvé struktuře mezipodešve 5 homí části sendvičové soustavy mezipodešví musí být minimálně 1 ShA. Tloušťka každé jednotlivé mezipodešve 5, 8 i podešve 9 sendvičové soustavy mezipodešví je minimálně 10 mm a celková tloušťka soustavy mezipodešví a podešve spodkové části obuvi je minimálně 30 mm.

V konkrétním příkladném provedení je mezipodešev 5 homí části sendvičové soustavy mezipodešví zhotovena na bázi kompozitního materiálu sendvičové struktury se zabudovaným spodkovým ochranným segmentem 6 z kompozitu tvořeného čtyřmi vrstvami paraaramídové textilie, konkrétně twaronu, fixovanými v polymemí matrici tvořené pryží. Vnější vrstvy této matrice sendvičového kompozitu mají hustotu 1,24 g/cm³ a tvrdost 72 ShA, dvě vnitrní mezi vrstvy pod nimi hustotu 1,11 g/cm³ a tvrdost 55 ShA, středová mezivrstva pak hustotu 1,21 g/cm³ a tvrdost 58 ShA.

Mezipodešev 8 spodní části sendvičové soustavy mezipodešví je zhotovena z lehčené pryže o hustotě 0,12 g/cm a tvrdosti 20 ShA.

Podešev 9 je z kompaktní pryže, která má hustotu 1,24 g/cm³ a tvrdost 72 ShA.

Vrstvy výztužné textilie do napínací stélky 4 a mezipodešve 5 homí části sendvičové soustavy mezipodešví se zafixují a navzájem propojí a/nebo se fixují v sendvičovou konstrukci stélkového ochranného segmentu 3, resp. spodkového ochranného segmentu 6 polymemí matricí, jež je reakčním produktem kaučukové směsi na bázi kombinace přírodního, polybutadienového a butadien-styrenového kaučuku se sírovým vulkanizačním systémem a kombinaci plniv saze-uhličitan vápenatý. Alternativně může být polymemí matrice také na bázi plastu, jako je PE, PP, PUR.

Jednotlivé vrstvy sendviče napínací stélky 4, mezipodešve 5 homí části sendvičové soustavy mezipodešví se také mohou navzájem slepit při proložení mezívrstvami kaučukové směsi nebo plastu a takto vytvořený sendvič navzájem propojit v polymemí matrici.

Při šití svršku 1 se do obuvi mezi podšívku a vrchový materiál vlepí a/nebo uloží výztužná texti35 lie 2, výztuha svršku, z alespoň z jedné vrstvy paraaramidové tkaniny.

Při kompletaci ochranné obuvi se napínací stélka 4 pomocně přichytí samolepkou, popř. skobičkou na kopyto, načež se napne svršek i obuvi s vrstvou výztužné textilie 2 na bázi paraaramidového vlákna mezi podšívkou a vrchovým materiálem. Pak následuje napnutí vrchové části svršku 1 obuvi v pořadí špice, strana a pata pomocí termoplastického lepidla na bázi polyesteru a poly40 amidu. Na konec se napnutý svršek 1 obuvi nechá ustálit.

V další fázi výroby se pomocí rozpouštědlového lepidla spojí se svrškem 1 obuvi mezipodešev 5 homí části sendvičové soustavy mezipodešví zhotovená z kompozitního materiálu s vyfrézovanými nebo vylisovanými drážkami 7 a mezipodešev 8 spodní části sendvičové soustavy mezipodešví zhotovená z lehčeného porézního polyolefinového materiálu. Na závěr se pomocí rozpouš45 tědlového lepidla přilepí podešev 9.

Výroba podešve 9 může být řešena také zvlášť jako výroba jednotkové podešve 9, kdy se pomocí rozpouštědlového lepidla spojí mezipodešev 5 horní části sendvičové soustavy mezipodešví zhotovená z kompozitního materiálu obsahujícího kevlarovou textilii, spodkový ochranný segment 6, s vyfrézovanými nebo vylisovanými drážkami 7 a mezipodešev 8 spodní části sendvičo50 vé soustavy mezipodešví zhotovená z lehčeného porézního polyolefinového materiálu. Na závěr se pomocí rozpouštědlového lepidla přilepí podešev 9 a takto vyrobená jednotková podešev 9 se finálně opracuje frézováním a/nebo broušením. Takto vyrobená jednotková podešev 9 skládající se soustavy alespoň dvou mezipodešví 5,8 a vlastní podešve 9 se pomocí rozpouštědlového lepidla přilepí na napnutý svršek 1 obuvi.

Na hotové obuvi se provedou dokončovací práce, vloží se plastová mřížková stélka 1_I, anatomická vkládací stélka 12 a obuv se zašněruje.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Ochranná obuv proti účinkům nášlapných min s optimalizovanými konstrukčními součástmi, tvořená svrškem s napínací stélkou a k nim připojenou soustavou spodkové Částí obuvi na io bázi alespoň dvou mezipodešví a podešve, v y z n a č u j í c í se tím, že svršek (1) má mezi podšívkou a vrchovým materiálem uloženu a/nebo vlepenu alespoň jednu vrstvu výztužné textilie (2) na bázi paraaramidového vlákna, napínací stélka (4) a/nebo alespoň jedna z mezipodešví (5, 8) jsou na bázi kompozitu sendvičové struktury alespoň tří vrstev textilie z paraaramidového vlákna fixovaných v mezi vrstvách polymemí matrice a celek spodkové Části obuvi je tvořen

15 sendvičovou konstrukcí, při čemž hustota materiálů jednotlivých dílců v této sendvičové soustavě mezipodešví (5, 8) a podešve (9) spodkové části obuvi se navzájem liší tak, že rozdíl v hustotě použitých kompozitních materiálů sousedících mezipodešví (5, 8), respektive podešve (9), i rozdíl v hustotě sousedících vrstev v sendvičové vícevrstvé struktuře příslušné mezipodešve (5, 8) musí být minimálně 0,1 g/cm³ a tvrdost materiálů jednotlivých dílců v soustavě mezipodešví (5,

20 8) a podešve (9) spodkové části obuvi se navzájem liší tak, že rozdíl v tvrdostí kompozitních materiálů sousedících mezipodešví (5, 8), respektive podešve (9), i rozdíl v tvrdosti sousedících vrstev v sendvičové vícevrstvé struktuře příslušné mezipodešve (5, 8) musí být minimálně 1 ShA, a dále že tloušťka každé jednotlivé mezipodešve (5, 8) i podešve (9) sendvičové soustavy musí být minimálně 10 mm, a že celková tloušťka soustavy mezipodešví a podešve spodkové části

25 obuvi musí být minimálně 30 mm.
2. Ochranná obuv podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jedna z mezipodešví (5) horní části sendvičové soustavy mezipodešví je na bázi kompozitního materiálu, a Že alespoň jedna z mezipodešví (8) spodní části sendvičové soustavy je zhotovena z Iehčeného polymemího materiálu.

30
3. Ochranná obuv podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jedna z mezipodešví (5, 8) je opatřena vyfrézovanými nebo vylisovanými drážkami (7).
4. Ochranná obuv podle nároku 1, vyznačující se tím, že ve struktuře alespoň jedné mezipodešve (5) horní části sendvičové soustavy mezipodešví (5, 8) a podešve (9) je zabudován spodkový ochranný segment (6) na bázi kompozitu, v jehož polymemí matrici jsou fíxo35 vány alespoň tři vrstvy paraaramidové textilie.
5. Ochranná obuv podle nároku 1, vyznačující se tím, že ve struktuře napínací stélky (4) je zabudován nebo na napínací stélce (4) fixován stélkový ochranný segment (3) na bázi kompozitu tvořeného alespoň třemi vrstvami paraaramidové textilie fixované v polymemí matrici.
6. Ochranná obuv podle některého z nároků 1, 4 a 5, vyznačující se tím aramidovou textilií je textilie kevlarová.
7. Ochranná obuv podle některého z nároků 1,4a 5, vyznačující se tím aramidovou textilií je textilie twaron.
8. Ochranná obuv podle některého z nároků 1,4 a 5, vyznačující se tím lií je textilie balistická.

že paraže paraže texti45

-5CZ 20437 Ul
9. Ochranná obuv podle některého z nároků 1,4 a 5, vyznačující se tím, že polymemí matricí je matrice na bázi elastomemí směsi, zejména pryže nebo polyuretanu.
10. Ochranná obuv podle některého z nároků 1,4a 5, vyznačující se tím, že polymemí matricí je matrice na bázi termoplastu, zejména pak kopolymeru etylén-vinylacetátu.

s
11. Ochranná obuv podle některého z nároků 1, 4 a 5, vyznačující se tím, žejednotlivé vrstvy paraaramidové textilie v mezipodešvi (5) horní části sendvičové soustavy mezipodešvíjsou navzájem fixovány kompozitním materiálem a/nebo slepením.
12. Ochranná obuv podle nároku 2, vyznačující se tím, že mezipodešev (8) spodní části sendvičové soustavy mezipodešvi je zhotovena z materiálu na bázi lehčeného elastomeru.

io
13. Ochranná obuv podle nároku 2, vyznačující se tím, že mezipodešev (8) spodní části sendvičové soustavy mezipodešvi je zhotovena z materiálu na bázi lehčeného polyolefinu, zejména pak kopolymeru etylén-vinylacetátu.
14. Ochranná obuv podle nároku 2, vyznačující se tím, že mezipodešev (5) homí části sendvičové soustavy mezipodešvi je přímo tvořena kompozitem obsahujícím paraaramido15 vou textilii.
15. Ochranná obuv podle nároku 1, vyznačující se tím, že podešev (9) je opatřena vzduchovou komorou (10) v oblasti paty.